Altium Designer 6 2D到3D模型

Altiumdesigner6（AD6）建立器件简易3D模型的方法Bybenladn911在传统的电子产品整机设计流程里，电路设计部门与结构设计设计部门是两个完全独立工作的部门，之间没有什么直接的合作关系。多数情况下（这里指的是大多数。因为也是有部分企业的产品是已定型化的，都是先设计好外壳后再根据空间来设计电路板，这就不在我们的讨论范围之内了），结构设计部门都要等到电路设计部门的PCB板加工完成、焊接完成后才能开始进行大部分的结构设计工作，然而电路板的加工生产周期会随电路板的复杂程度而延长，而且部门之间的沟通方式也基本上是通过口头或文本的形式。目前多数企业的整机产品设计流程中还停留在这种状态下，原因还是电路部门与结构部门没有一个软件协作接口来帮助两个部门更好地协调工作、提高效率。面对竞争激烈的市场环境，时间就是金钱，产品研发延期而导致研发成本的增加，产品上市时间的推迟也直接影响到产品的市场竞争力。对于企业来说，都希望部门之间能有一个较好的协调接口来加快整机产品的设计，进而提高设计的效率与准确性、降低研发的时间成本，提前推出产品，迅速强占市场，达到最终的回报。作为业界唯一的完整的一体化电子产品设计平台——Altiumdesigner6（AD6）。从AD6.3开始就开始支持用户自建立Step或IGES格式的3D模型并导入到用户的3D器件库里（*.PCB3DLib），实现PCB的3D实时查看，并把最终的PCB整板Step或IGES文件的导出，最后再把整板的Step或IGES文件导入到结构设计软件（如SolidWorks、PRO-E、UG等），提前为结构部门提供整机外壳设计的参考数据。这样的一种整机设计流程可以大大缩短整机开发的时间，从而提高部门协作的工作效率与准确性。我们先了解下AD6提供的电路与结构设计的协作流程：1、电路部门建立好项目需要的原理图库、PCB库2、结构部门使用结构软件建立关键器件的3D模型，需要注意的是在结构软件中建立器件3D模型时，要事先定义好器件的原点和3D坐标，3D模型的原点要和PCB封装库的原点保持一致，3D中的XY坐标则要和PCB封装库中的XY方向保持一致然后导出为Step格式，软后导入到自建的3D库中。这样在3D状态下才能看到元件准确的定位在PCB立体视图中，否则3D元件会偏离PCB3D中的丝网位置。如果角度不对也会出现错位，甚至部分在PCB上面，部分在PCB下面。（在结构软件中，当元件为单个实体时，原点即为实际定义原点，当元件为装配实体时，先定义好总的参考原点，再装配好各部件，最后另存为Step或IGS文件转交给电路部门，电路部门再把文件导入到自己建立的PCB3D库(*.PCB3DLib）3、电路部门绘制好原理图，并在原理图库或原理图中，正确添加器件属性里的PCB模型名称和3D模型名称4、绘制好最终的PCB图后，查看PCB的3D效果（View\Legacy3DView）5、导出整板PCB的3D图为Step或IGES文件转交给结构部门6、结构部门把整板PCB的3D图导入到结构设计软件中，作为结构设计的参考数据上述的整个流程中，特别是需要在结构软件中建立各种器件的3D模型的工作量比较大，而且一定要定义好3D模型的原点和3D坐标，否则最终查看整板PCB3D的时候就会出现上面描述的3D器件偏离丝印位置。当然，对于一些比较重要的器件，如：要求和外壳精确紧密连接、而且是多曲面的器件，对于这类的器件还是必须建议严格按照以上的流程在结构软件中建立3D模型。这个时候大家肯定都会问到一个问题：对于一些只需要由立方体、圆柱体等简单立体装配而成的3D模型、模型顶部不是曲面结构的，是否有简单的方法可以直接在AD6里建立？这样一方面可以减小工作量，另一方面可以实现一体化的环境下完成整个的设计流程。在这里可以肯定的告诉大家，AD6.8版本以上是可以的！（计算机配置要求有独立显卡，并且支持DirectX9.0C以上版本）下面主要介绍的是如何在PCB库中建立器件的简易3D模型，然后加载到PCB整板中查看，并把整板的PCB3D图导出、再导入到结构设计软件中作为参考数据。我们先来看看在AD6里自建一些简易的3D模型的效果，以及整板的3D显示效果下图是PCB封装库里一个已经建立简易3D模型的贴片按键在PCB库编辑环境下使用AD6软件的实时3D显示出现的效果（执行菜单View\SwitchTo3D，或者按主键盘区的3数字键，再按2即可回到正常的2D显示状态）在PCB编辑环境下整板的实时3D显示效果，图中的按键就是加载PCB封装库中自建立的3D模型的显示效果（按主键盘区的3数字键即可显示出实时的3D效果，再按2即可回到正常的2D显示状态）：一、AD6制作简易3D模型Stepbystep1、打开我们手头现有的PCB图，下面我们先来了解下PCB的实时3D显示效果。下图是PCB的2D显示效果然后按下主键盘区的“3”，即能查看PCB整板的实时3D效果，在PCB3D实时显示状态下同时按住shift和鼠标右键不放，然后移动鼠标，即可实现PCB的翻转，如下：在上面我们看到是蓝色的PCB板子的效果，相应的3D效果颜色可以按下“L”进入层面颜色设置，如下：（在SelectPCBViewconfiguration里，可以选择自己需要的3D颜色）选择DkGreen的效果如下：2、上面我们看到PCB3D实时显示还是一张空的PCB板，因为我们还没有建立每个器件的器件体3D模型，所以还不能看到完整的PCB整板的3D效果。回到PCB2D显示状态下，下面我们对目前的这张PCB生成下对应的PCB库文件，Design\MakePCBLibrary，生成的PCB库的名称会自动保持和PCB文件名称一致。3、把生成的器件库拖动到工程中，并打开生成的器件库。下面我们将对0805贴片封装制作对应的3DBody。4、在PCB库编辑环境下，按“L”，进入层面颜色管理，把Mechanical1改成TopBody（改名的目的是为了方便读图，不是必要的，也可以不修改）5、在PCB库编辑状态下，切换工作层到TopBody层6、执行Place\Place3Dbody，放置器件的3D体（上面为什么要切换到机械层，是因为Place3Dbody只有在机械层下才能有效放置）7、鼠标变成十字光标，然后在0805贴片封装上绘制实际的器件体的形状绘制好的网格状的矩形体就是我们要定义的0805器件3D的长和宽8、双击绘制好的3Dbody，下面定义下这个3D体的高度。OverallHeight设置器件体的3D高度；BodyProjection设置器件的3D体放在PCB板的正面和反面；StandoffHeight设置器件3D的悬空高度，从设置窗口中就可以比较直观地看出具体的设置结果；Layer设置3D器件体建立在哪个机械层上的；3-DColor设置3D器件体的颜色。（在Model这一栏，点Load也可以加载用SolidWorks等软件做好的Step格式3D模型进来，这里我们就不做介绍，我们当前要介绍的主要还是如何在AD6里直接建立器件的简易3D模型）在这里我们暂定把0805贴片封装的3D高度设置为0.5mm，颜色设置为9、设置好参数OK后，按“3”进入3D实时显示，这时候我们看到的还只是只有焊盘的器件体10、按下“L”进入层面颜色管理，把ShowSimple3DBodies的复选框勾起来加载Simple3DBodies后的显示效果：11、下面执行Tools\UpdatePCBWithAllFootprint，把当前的PCB器件库的器件更改信息更新到当前的PCB文件中12、回到我们刚才打开的那个PCB图，按下“3”执行PCB3D实时显示，再同样按下“L”进入层面颜色管理，把ShowSimple3DBodies的复选框勾起来，从下面的显示效果我们可以看到，PCB3D实时显示已经加载了PCB库的0805贴片封装的3D器件体。效果如下：至此我们已经完成了简单的3D器件体的制作，下面我们介绍一些绘制相对复杂器件的3D器件体的制作。二、电解电容的3D器件体的制作我们现在是要绘制一个圆形的3DBody，当然，这时候是不能使用Place\Place3Dbody，我们可以想象用鼠标直接绘制一个圆是比较困难的。AD6在3DBody有个功能是：会自动根据多边形闭合图形自动生成对应的3DBody。操作步骤：1、执行Tools\Manage3DBodiesforCurrentComponent2、在3DBody管理窗口中，选择PolygonalshapefromprimitivesonTopOverlay，并且点击Addto1U。关闭这个窗口。3、回到PCB库编辑状态下，我们可以看到电容的圆形内部已经自动添加了3DBody4、下面双击生成的3DBody，设置下相关参数5、进入实时3D显示。电解电容的3DBody就是这样建立完成了。大家可以按我们最上面介绍的0805贴片的制作步骤，再把器件库更新到PCB即可实现PCB整板的3D实时显示。三、双列直插针座的3DBody的制作（这个难度稍微大点）操作步骤：1、我们先建立下双列直插针座的底座，可以看到：器件的外框为TopOverlay多边形闭合图形，所以我们可以使用上面介绍的执行Tools\Manage3DBodiesforCurrentComponent来绘制底座的3DBody。并且在3DBody管理窗口中，选择PolygonalshapefromprimitivesonTopOverlay，并且点击AddtoHDR2X5。2、回到PCB库编辑状态，双击3DBody，设置底座的参数。把高度设置为2mm，3-DColor设置为黑色。上面我们已经建立好插针底座的3DBody了，下一步我们来建立焊盘上的插针的3DBody。刚才的针座可以利用器件的TopOverlay多边形闭合图形来自动生成，但焊盘上没有多边形的闭合图形，所以我们可以变通下，先在TopOverlay绘制好一个闭合的多边形图形，然后利用软件生产3DBody，最后再把刚才画好的闭合多边形图形删除，保留多边形内的3DBody即可。3、先设置下LibraryOptions，为了保证我们绘制多边形方便，需要把网格的参数做下调整，具体参数参考下图。4、在PCB封装的旁边绘制一个边长为1mm的TopOverlay正方形闭合图形（我们暂定插针的立体形状为长方体，边长为1mm）5、执行Tools\Manage3DBodiesforCurrentComponent来建立上面我们绘制的正方形闭合图形的3DBody。操作请参考我们上面的步骤6、回到PCB库编辑界面，我们可以看到在正方形闭合图形的内部已经添加了对应的3DBody7、双击生成的正方形3DBody，设置好对应的高度和颜色，请参考下图8、对设置好的正方形3DBody进行复制粘贴，然后把复制生成的每一个正方形3DBody放置到每个焊盘的中心。9、全部放置完毕后，把多余的正方形3DBody删除。按“3”进入实时3D显示10、按我们之前介绍的方法，把当前的PCB封装库信息更新到当前的PCB，然后进入PCB整板3D显示，我们可以看到，做好的双列直插插针加载到PCB上的3D显示效果11、假设我们已经为PCB板上的关键器件都做好3DBody了，那我们在3D实时显示状态下，就可以把整板的PCB另存为Step文件，然后再导入到结构设计软件中，如SolidWords里作为外壳设计的参考三、绘制异形多边形3DBody的小技巧对于任何的异形多边形，我们都可以在TopOverlay绘制好一个闭合的多边形图形，可以配合AD6的绘图功能，如画线、绘制圆、圆弧、半圆等，然后执行软件Tools\Manage3DBodiesforCurrentComponent来生成我们绘制的任意闭合图形的3DBody，最后再把闭合多边形图形删除，保留多边形内的3DBody即可。一些比较复杂组合器件的3DBody大家也可以直接参考D:\ProgramFiles\AltiumDesigner6\Examples\ReferenceDesigns